喷管精锻中频感应加热控制系统关键技术研究

摘要

喷管是某军工产品中的一个零件，原有的熔模铸造工艺存在工件坯料成份和组织结构不均匀、内部缺陷和切削加工性差，以及原材料利用率低和产品合格低等缺点，改为棒料加热精锻成形工艺后，工件材料组织结构、物理性能和加工性能等有了较大地改善，原材料利用率和产品质量有了明显地提高。由于新工艺的要求，作为自动生产线上重要加工环节的专用设备，需要研制一台与工件坯料加热工艺相匹配的精锻中频感应加热装置，才能满足喷管零件加工质量和生产效率的要求。 本课题主要针对该加热设备中的温度控制系统关键技术进行研究与实现。在对感应加热机理、可控硅变流技术和自动控制理论进行深入分析和研究的基础上，针对喷管精锻中频感应加热的特点和要求，构建了喷管工件感应加热的数学模型，提出了加热温度数字控制技术方案，设计了8098单片机温度采样和电压输出控制电路、TC787DS芯片单片三相可控硅触发控制电路，用PID算法编写了温度调节反馈控制程序，利用系统保护电路和信号数字滤波程序等技术措施，实现对感应加热系统的安全性和可靠性控制。 该中频感应加热控制系统已投入实际使用，经过实验运行和数据测试，证明其控制系统在运行过程中稳定、准确和可靠，温度控制相对误差小，完全符合新工艺生产技术要求。其中的单片机数字控制技术解决了按给定温度曲线进行温度控制的问题，专用集成电路芯片控制的可控硅触发电路克服了传统可控硅变流过程中分立元件触发电路的移相角漂移、故障率高、安装调试和维护困难等缺点。该技术还成功应用于某稀土材料冶炼炉、粉末冶金铜粉材料熔炼炉等设备的技术改造，取得了较好的应用成效。 本课题在感应加热控制系统的高精度、微型化、智能化控制方面做出了有益的探索，技术上达到了国内同类产品的先进水平，因此具有较高的推广应用价值。

目录

文摘

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1绪言

1.1中频感应加热技术的发展历史

1.2控制技术在感应加热系统中的作用

1.3本课题来源及关键技术

2中频感应加热理论模型

2.1电磁感应加热原理

2.2感应加热温度分布

2.3感应加热电流频率

3可控硅变流技术

3.1三相桥式全控整流电路

3.2单相桥式逆变电路

3.3三相触发控制电路设计

3.4系统保护电路设计

4自动控制系统设计

4.1感应加热功率调节方式

4.2控制系统传递函数

4.3数字控制系统设计

5控制系统软件设计

5.1控制系统算法设计

5.2系统控制程序流程图

6实验测试与结果分析

6.1实验测试环境

6.2实验测试系统简介

6.3实验测试数据

6.4实验结果分析

7总结

致谢

参考文献

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